衛(wèi)星的“翅膀”能有多???約1毫米!裝上這對(duì)翅膀,在距離地面500公里左右的空中,銀河航天靈犀03星正以每秒超過7公里的速度繞地飛行,如同將地面通信基站建在太空中,鋪就天地間“信息路”,以解決高山、荒漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)的上網(wǎng)問題,充分挖掘商業(yè)航天市場(chǎng)的巨大潛力。
銀河航天靈犀03星是我國(guó)首款使用柔性太陽翼的衛(wèi)星。這個(gè)單層薄如紙張的“柔性翅膀”是衛(wèi)星的“超大功率發(fā)電機(jī)”,為衛(wèi)星在軌飛行和工作提供能量。
走進(jìn)北京銀河航天方舟實(shí)驗(yàn)室,記者的視線立刻被一張金光閃閃的衛(wèi)星“翅膀”吸引。它展開長(zhǎng)度約9米、寬度超過2.5米,上面布滿一片片太陽能電池?!斑@是靈犀03星柔性太陽翼全尺寸初樣產(chǎn)品。”銀河航天機(jī)熱能源部部長(zhǎng)楊巧龍說。
之所以叫柔性太陽翼,是因?yàn)樗梢韵窆糯淖嗾垡粯诱郫B。而單層柔性太陽板厚度僅1毫米左右,其中還包括了基板、電池片和電纜。
“太陽翼是衛(wèi)星能量的主要來源,柔性基板可以大幅壓縮太陽板的厚度與密度,同樣質(zhì)量下面積更大,可以吸收更多的太陽能?!睏钋升堈f。
據(jù)介紹,在發(fā)射過程中,太陽翼裝在火箭里時(shí)為折疊狀態(tài),主體厚度僅為不到5厘米,未來可以實(shí)現(xiàn)十幾顆甚至幾十顆層層堆疊起來同時(shí)發(fā)射,降低單顆衛(wèi)星的發(fā)射成本,這將成為低軌商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射的重要方式之一。
實(shí)現(xiàn)1毫米厚度的柔性太陽翼,是個(gè)高難度“技術(shù)活”。在此之前,我國(guó)在太空中驗(yàn)證并使用的柔性太陽翼有且僅有一個(gè)案例,就是在中國(guó)空間站上。
一方面,柔性太陽翼的太陽電池之間是面對(duì)面、背對(duì)背壓在一起的。這樣的好處是柔性太陽翼大幅壓縮了包絡(luò)尺寸,但是也由此帶來了一系列技術(shù)難題。
“太陽電池是脆性材料,越薄越容易碎裂,所以要精準(zhǔn)控制壓緊力,壓力過大會(huì)導(dǎo)致電池直接碎裂,而壓力過小,會(huì)導(dǎo)致在火箭發(fā)射的時(shí)候,太陽板之間發(fā)生滑移、太陽板損傷。”楊巧龍說,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用了太陽電池的壓緊防護(hù)技術(shù),設(shè)計(jì)使用兩塊剛性蜂窩板將柔性太陽板“夾緊”。
另一方面,需要研發(fā)一套高性能的展開機(jī)構(gòu)來展開太陽翼。楊巧龍解釋稱,傳統(tǒng)的柔性太陽翼面積動(dòng)輒100平方米以上,但對(duì)于靈犀03星這種中型太陽翼,如果僅僅是將用于超大柔性太陽翼的機(jī)構(gòu)小型化,展開機(jī)構(gòu)仍會(huì)很重、體積很大,會(huì)將太陽板柔性化帶來的成果“吃回去”。
為此,銀河航天針對(duì)平板衛(wèi)星構(gòu)型特點(diǎn),研發(fā)了剪刀式的展開機(jī)構(gòu),具有簡(jiǎn)單可靠、重量輕、收納比高、可擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)。
“不到一年半時(shí)間,我們攻克了數(shù)十項(xiàng)核心技術(shù)研發(fā)難題,包括讓脆弱的太陽電池可靠壓緊,讓太陽翼打開并實(shí)現(xiàn)空間三維旋轉(zhuǎn),以及良好地適應(yīng)惡劣的太空環(huán)境等,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品從地面到太空的全流程研制。”楊巧龍說。
2023年7月23日,銀河航天靈犀03星成功發(fā)射,為我國(guó)巨型低軌通信星座的快速部署提供了技術(shù)支撐。目前,銀河航天基于自主研制的8顆低軌寬帶通信衛(wèi)星,構(gòu)建起我國(guó)首個(gè)低軌寬帶通信試驗(yàn)星座“小蜘蛛網(wǎng)”,可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)30分鐘的寬帶通信。
如今,在深山、深海以及低空領(lǐng)域,“小蜘蛛網(wǎng)”已在空地海等多場(chǎng)景進(jìn)行低軌應(yīng)用示范。
“批量化生產(chǎn)的衛(wèi)星不斷發(fā)射,大量衛(wèi)星接續(xù)圍繞地球運(yùn)行,組成覆蓋全球的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),將有助于解決深海、荒漠、山區(qū)等地面通信欠發(fā)達(dá)區(qū)域的上網(wǎng)難題。”銀河航天公共事務(wù)總經(jīng)理徐穎說。
業(yè)內(nèi)人士表示,我國(guó)已經(jīng)形成較為完整的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,星箭制造及發(fā)射能力正快速提升,地面設(shè)備制造和衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)及服務(wù)行業(yè)潛力巨大。艾媒咨詢預(yù)計(jì),今年商業(yè)航天市場(chǎng)規(guī)模約為2.34萬億元。
徐穎表示,銀河航天正在與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合力攻關(guān),開展新一代通信衛(wèi)星的研制工作,未來將用于支持手機(jī)直連衛(wèi)星星座的建設(shè),全天候提供無縫實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。(記者 郭倩)
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